補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
& c* p$ N8 r4 x# O+ m+ [6 G　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

3 r. r. g" Q% N7 H" ^材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

: f$ H2 T2 i; X6 Z8 u: K0 G6 T長　度：
　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
9 P0 }. q9 d: L' F/ n
& o+ {2 B8 x# x! z% j/ V溫　度：
1 c$ [# p$ a, g% M8 I　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

5 w$ S2 X8 E0 H5 G二、歐姆定律
$ |% x+ Y" N: [: A2 ]$ s# z3 o　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?

; a/ I0 O+ T& y% K. c/ ]7 Q
' M2 B6 V8 \) J( V  e3 R% X9 T' D
& n+ Z* _: K2 T  s, L4 H5 d( H9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
, r. s( S. F) A- o5 @: ]' C  S
" S$ }6 T  \# Y% ^! r1 K: m) P. Z9 G　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

" Q) }& \6 Y+ P0 e所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
7 r: v0 a# [6 p0 B
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

+ E" D. S) e( F7 j# R$ {2 `這有點難，要慢慢看喔！
8 f; B% D2 v; P$ z# a* b) t# u# X

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
3 d; C$ B+ ^' Z* u9 H2 V( g* Z9 F
5 s+ B' ?) o% z4 h佑平

這個問題問得很好：
# }2 v  u' S& _; l9 {) w. M# }7 V3 x
材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
. F! I+ n2 b. ]% A# p$ J* \我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

; f6 \& k* r( F, I6 h% ^) F- u+ l如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
! _" y) X9 e9 @4 r2 ?2 l" R也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
$ d$ @, k, I" o1 E$ u/ Y* e
0 w" Z( H+ N" V) N1 C佑平

哈．．．，問得好！

為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。

舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
# `: _6 m( E, s$ }* Y  U2 o老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
8 {3 U+ ~9 }0 \# q+ x. \3 Z到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
2 R% S/ o( W- w我終於懂了，謝謝老師的回答。
/ y2 H% h. X" [) m
佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
3 |/ K- [  J8 H5 I4 k如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
" r9 o0 N* _! N  F9 }9 R& B0 E, O5 g發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
, O; k4 ?+ @8 C( K9 o3 Y如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

5 O  p* F3 A0 v- p8 U% U
! S6 e/ C  U# \5 [  n0 A" i跟據歐姆定律：

4 s: [$ E2 J: ?' A3 @$ x/ s3 y　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
) ~" f6 o/ s% n7 F　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
( T$ j. P% B% Z  q0 D　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
0 t  ?+ T' f7 i8 d
. C3 q  A$ ^( {6 L- K$ p所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
. @' H3 U' K" l, u
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
* m! ]* m, Q' l0 _, i
% g5 H& @- n8 O" E+ i# |- o　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
$ g$ D* X6 C5 r. l
/ u  [& b5 X2 o1 g6 |# X把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
, b! z5 b  q4 l% E9 `* {$ S最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

  g* C. m& x; F8 `2 }/ x把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
" @( N$ j0 g  _" @1 J把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
. b" G! @. E5 q對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
* `8 s$ I' k  x+ Q, tLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
% \9 N! i, ?, x# r  T5 b* m4 @2 w所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
/ u4 L1 @9 `7 w& {2 }! |9 u0 m並連是電阻的兩端接在一起,
7 e, ]  M' n( _2 D  \$ N所以串聯就是電阻的一端接在一起。
# Q3 \0 H7 [. y& x% Y0 B; n對嗎?老師

  A" E$ }  E0 ^$ ]+ l; s5 X左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
0 f2 {1 ~8 C, X$ u) a5 k右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
0 O! k1 i9 L% B, S- \6 _& r, j
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。